Analyse du comportement dynamique d'un élastomère : Modélisation et identification

Analysis of elastomer's dynamic behaviour : Modeling and identification

• Auteur / Autrice : Alex Huynh Kim Long
• Direction : Nelly Point
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux et structures
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Marne-la-vallée, ENPC
• Jury : Président / Présidente : Régis Dufour
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Argoul, Jean-Luc Dion
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Luigi Garibaldi, Jean-Claude Golinval

Mots clés

Mots clés libres

élastomère

Viscoélasticité

Procédure d'identification

Modèle de Biot

Dérivation non entière

Dissipation

Résumé

Le travail proposé porte sur les mesures, la modélisation et l'identification du comportement dynamique d'un plot en élastomère dans la plage de fréquence 0-100 Hz. Notre plot est utilisé pour l'isolation vibratoire dans l'automobile. Il est testé sous excitation uniaxiale par vérin hydraulique à différents niveaux de précharge et d'amplitude de déplacement. Ces essais permettent de mesurer le module d'Young complexe. Nous avons recherché des modèles adaptés à nos données expérimentales et ayant un nombre réduit de paramètres. Deux modèles viscoélastiques linéaires à quatre paramètres ont été retenus: le premier est en fait un modèle proposé par Biot pour le frottement solide et un autre, nouveau, très proche du précédent utilisant les dérivées fractionnaires. De plus, nous avons établi des relations d'interpolation définissant les paramètres des modèles en fonction de la précharge et de m'amplitude, afin de prendre en compte de façon assez simple les aspects non linéaires du comportement de l'élastomère. Des essais quasi-statiques ont permis de vérifier la prédictivité de nos modèles dans le domaine temporel. Enfin, une étude critique est conduite sur leur qualité à modéliser les propriété dissipatives du matériau.

Elastomer joints are used for the vibratory insulation of cars. The objective of this thesis is to perform measurements, modeling, and identification of elastomer dynamic behaviour in the frequency band of 0-100 Hz. The viscoelastic cylinder joint is tested under uniaxial exciation by hydraulic actuator at different levels of preload and amplitude of displacement in order to obtain its complex Young modulus. We studied mathematical models with limited number of parameters according to our experimental data. Two linear viscoelastic models with four parameters are retained: the first one was proposed by Biot, it concerns the modeling of solid friction and the other, closely related to the previous one, used the fractionnal derivatives. Moreover, we established for the parameters, interpolation relations which take into account the preload's effect and the displacement's amplitude and hightlight the nonlinear aspects of the elastomer's behavior. The predicability of the models in the time domain was verified using quasi-static and static tests. Finally, a critical study is performed to check the quality of the models for dissipative material.